2018年高中物理 第六章 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用章末過(guò)關(guān)檢測(cè) 魯科版選修3-1.doc

《2018年高中物理 第六章 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用章末過(guò)關(guān)檢測(cè) 魯科版選修3-1.doc》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2018年高中物理 第六章 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用章末過(guò)關(guān)檢測(cè) 魯科版選修3-1.doc（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第六章 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 章末過(guò)關(guān)檢測(cè)(六) (時(shí)間：60分鐘，滿(mǎn)分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確) 1．下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，不能表明電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)的是(　　) A．甲圖中，導(dǎo)線(xiàn)通電后磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．乙圖中，通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到力的作用 C．丙圖中，當(dāng)電流方向相同時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)相互靠近 D．丁圖中，當(dāng)電流方向相反時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)相互遠(yuǎn)離 解析：選B.甲、丙、丁中小磁針或?qū)Ь€(xiàn)所受磁場(chǎng)力都是導(dǎo)線(xiàn)中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)給的力，但乙中的磁場(chǎng)是磁鐵產(chǎn)生的． 2．(2018 河北冀州中學(xué)高二上月考)下列四幅圖關(guān)于各物理量方向間的關(guān)系中，正確的是(　　) 解析：選B.對(duì)A，由左手定則可知，安培力的方向總是與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，A錯(cuò)誤；對(duì)B，磁場(chǎng)的方向向下，電流的方向向里，由左手定則可知安培力的方向向左，B正確；對(duì)C，由左手定則可知，洛倫茲力的方向總是與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，C錯(cuò)誤；對(duì)D，通電螺線(xiàn)管產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向沿螺線(xiàn)管的軸線(xiàn)的方向，由圖可知電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁感線(xiàn)的方向平行，不受洛倫茲力，D錯(cuò)誤． 3.如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為N1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為N2，則以下說(shuō)法正確的是(　　) A．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng) B．彈簧長(zhǎng)度將變短 C．N1＝N2 D．N1N2，電流磁場(chǎng)對(duì)磁鐵的磁場(chǎng)力的水平分量使磁鐵左移，彈簧長(zhǎng)度將變短，B正確． 4．粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍，兩粒子均帶正電，讓它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中同一點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．已知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．如圖的四個(gè)圖中，能正確表示兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是(　　) 解析：選A.由半徑公式r＝得＝＝2，故粒子甲的軌跡為大圓，粒子乙的軌跡為小圓，再由左手定則判知A正確，B、C、D都錯(cuò)． 5．醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度．電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的．使用時(shí)，兩電極a、b 均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線(xiàn)、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示．由于血液中的正、負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差．在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零．在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160 μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T．則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為(　　) A．1.3 m/s，a正、b負(fù) B．2.7 m/s，a正、b負(fù) C．1.3 m/s，a負(fù)、b正 D．2.7 m/s，a負(fù)、b正 解析：選A.血液中正、負(fù)離子流動(dòng)時(shí)，根據(jù)左手定則，正離子受到向上的洛倫茲力，負(fù)離子受到向下的洛倫茲力，所以正離子向上偏，負(fù)離子向下偏，則a帶正電，b帶負(fù)電．最終血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零，有q＝qvB，所以v＝＝ m/s＝1.3 m/s，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 6．如圖所示，一電子以與磁場(chǎng)方向垂直的速度v從P處沿PQ方向進(jìn)入長(zhǎng)為d、寬為h的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，從N處離開(kāi)磁場(chǎng)，若電子質(zhì)量為m，帶電荷量為e，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則(　　) A．電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝d/v B．電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝h/v C．洛倫茲力對(duì)電子做的功為Bevh D．電子在N處的速度大小也是v 解析：選D.洛倫茲力不做功，所以電子在N處速度大小也為v，D正確、C錯(cuò)，電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝≠≠，A、B均錯(cuò)． 二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選或不答的得0分) 7．一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線(xiàn)，且分界線(xiàn)與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行，如圖中的虛線(xiàn)所示．在圖中所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是(　　) 解析：選AD.A、C選項(xiàng)中粒子在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶正電，再進(jìn)入磁場(chǎng)后，A圖中粒子應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，A正確；C圖中粒子應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)，C錯(cuò)誤．同理可以判斷B錯(cuò)誤、D正確． 8．如圖所示，有兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b；a被水平放置在傾角為45的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x，當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強(qiáng)度為I的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是(　　) A．方向向上 B．大小為 C．要使a仍保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使b上移 D．若使b下移，a將不能保持靜止 解析：選ACD.根據(jù)右手定則，可知b在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樨Q直向上，A正確；根據(jù)左手定則，可知a受到水平向右的安培力，還受豎直向下的重力，斜面給的支持力，合力為零，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可得BIL＝mg，解得B＝，B錯(cuò)誤；重力和水平向右的磁場(chǎng)力的合力與支持力平衡，當(dāng)減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則磁場(chǎng)力減小，要使a仍平衡，根據(jù)受力平衡條件，則可使b上移，即b對(duì)a的磁場(chǎng)力斜向上，C正確；當(dāng)b豎直向下移動(dòng)，導(dǎo)體棒間的安培力減小，根據(jù)受力平衡條件，當(dāng)a受到的安培力方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只有大小變大才能保持平衡，而安培力在減小，因此不能保持靜止，故D正確． 9．美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類(lèi)在獲得較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一大步．如圖為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)恒定，且被限制在A、C板間．帶電粒子從P0處以速度v0沿電場(chǎng)線(xiàn)方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次 B．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2＝P2P3 C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān) D．加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化 解析：選AC.由題圖可以看出，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次，A正確．由R＝和Uq＝mv2－mv可知，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功都相同，動(dòng)能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增加量不相同，B錯(cuò)誤．由v＝可知，加速粒子的最大速度與D形盒的半徑R有關(guān)，C正確．由T＝可知，粒子運(yùn)動(dòng)的周期不隨v而變，故D錯(cuò)誤． 10．如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成．若靜電分析器通道中心線(xiàn)的半徑為R，通道內(nèi)均勻輻射電場(chǎng)在中心線(xiàn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外．一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿中心線(xiàn)通過(guò)靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點(diǎn)．不計(jì)粒子重力．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．粒子一定帶正電 B．加速電場(chǎng)的電壓U＝ER C．直徑PQ＝ D．若一群離子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)上述過(guò)程都落在膠片上同一點(diǎn)，則該群離子具有相同的比荷 解析：選ABD.由左手定則可知，粒子帶正電，而粒子在MN間被加速，故A正確；根據(jù)電場(chǎng)力提供向心力，則有qE＝，又有電場(chǎng)力使粒子加速運(yùn)動(dòng)，則有qU＝mv2，從而解得：U＝，故B正確；根據(jù)洛倫茲力提供向心力，則有：qvB＝，結(jié)合上式可知，PQ＝ ，若一群離子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)上述過(guò)程都落在膠片上同一點(diǎn)說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的直徑相同，由于磁場(chǎng)，電場(chǎng)與靜電分析器的半徑不變，則該群離子具有相同的比荷，故C錯(cuò)誤，D正確． 三、非選擇題(本題共3小題，共40分．解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 11．(12分)如圖所示，一帶電量為q＝＋210－9 C、質(zhì)量為m＝1.810－16 kg的粒子，在直線(xiàn)上一點(diǎn)O處沿與直線(xiàn)成30角的方向垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)歷t＝1.510－6 s后到達(dá)直線(xiàn)上另一點(diǎn)P.求： (1)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T； (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。? (3)若OP的距離為0.1 m，則粒子的運(yùn)動(dòng)速度v多大？ 解析：粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，受洛倫茲力的作用，重力很小可忽略．粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示． (1)由幾何關(guān)系可知OP弦對(duì)應(yīng)的圓心角θ＝60，粒子由O沿大圓弧運(yùn)動(dòng)到P 所對(duì)應(yīng)圓心角為300，則有＝＝ 解得T＝t＝61.510－6 s＝1.810－6 s. (2)由粒子做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力來(lái)自洛倫茲力，有 qvB＝m，v＝ 得B＝＝T＝0.314 T. (3)軌道半徑r＝OP＝0.1 m 粒子的速度v＝≈3.49105 m/s. 答案：(1)1.810－6 s　(2)0.314 T (3)3.49105 m/s 12．(14分)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開(kāi)始，經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后，從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng)，如圖所示．已知M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(jì)． (1)正確畫(huà)出粒子由靜止開(kāi)始至離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的軌跡圖(用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖)； (2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 解析：(1)作粒子經(jīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的軌跡圖，如圖所示． (2)設(shè)粒子在M、N兩板間經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的速度為v，由動(dòng)能定理得： qU＝mv2① 粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為r，則： qvB＝m② 由幾何關(guān)系得：r2＝(r－L)2＋d2③ 聯(lián)立①②③式得： 磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ . 答案：(1)見(jiàn)解析圖　(2) 13. (14分)如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑絕緣的環(huán)形細(xì)圓筒軌道豎直放置，環(huán)的半徑為R，圓心O與A端在同一豎直線(xiàn)上，在OA連線(xiàn)的右側(cè)有一豎直向上的場(chǎng)強(qiáng)E＝的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓筒的C端由靜止釋放，進(jìn)入OA連線(xiàn)右邊的區(qū)域后從該區(qū)域的邊界水平射出，然后，剛好從C端射入圓筒，圓筒的內(nèi)徑很小，可以忽略不計(jì)． (1)小球第一次運(yùn)動(dòng)到A端時(shí)，對(duì)軌道的壓力為多大？(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？ 解析：(1)小球由C到A沿圓筒軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒． 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：mgR(1＋cos 60)＝mv2 到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度：v＝＝ 在A點(diǎn)，重力和支持力的合力提供向心力，有： N－mg＝m 根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫Γ? FN＝N＝mg＋m＝4mg. (2)小球帶正電，進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)后，受豎直向下的重力、豎直向上的電場(chǎng)力和洛倫茲力．電場(chǎng)力F＝qE＝mg；即電場(chǎng)力和重力等大反向，相互抵消，小球所受合力等于洛倫茲力，故小球?qū)⒃趶?fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)復(fù)合場(chǎng)后做平拋運(yùn)動(dòng)，最后從C點(diǎn)回到圓筒軌道． 由D到C，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向：Rsin 60＝vt 得飛行時(shí)間：t＝ 豎直方向下落高度：h＝gt2＝ 小球在復(fù)合場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 r＝(R＋Rcos 60＋h)＝R 小球在復(fù)合場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m 解得：磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝＝＝ . 答案：(1)4mg　(2)